Catalisis

Catálisis

Homogénea: Reactivos, productos y catalizador se hallan
en una fase, generalmente líquida. Dependiendo del
catalizador usado, las reacciones pueden ser muy selectivas.
La separación del catalizador es dificultosa.

Catálisis homogénea

catálisis ácido-base por H+, nucleófilos y bases
catálisis ácido-base de Lewis
biocatálisis por enzimas o anticuerpos catalíticos

Elcatalizador se halla en una fase, generalmente sólida, y
los reactivos y productos en otra fase, gaseosa o líquida. La
separación de los productos es sencilla pero menos selectiva
si el catalizador no es homogéneo

Catálisis ácido-base

La catálisis por ácidos y bases es específica cuando los
únicos efectos observables son debidos a los iones formados
por el solvente (en agua, H+ y OH )
Lacatálisis es general cuando participan otras especies
además de los iones formados por el solvente
1) La catálisis ácida general es la producida por ácidos de
Brønsted (que pueden incluir al ion hidrógeno solvatado, H+)

catálisis organometálica por complejos de metales de
transición con sitios de coordinación no saturados

Catálisis ácido-base

v

i

componente
no catalizadacatálisis
general, en
agua: H+,
OH , HA, A

P, Q, …:
reactivos

ejemplo, catálisis ácida:
controlante

2) La catálisis básica general es la producida por las bases de Brønsted (que pueden incluir a la base conjugada del
solvente, OH en el caso del agua)

n

ki [Ci ])[P]nP [Q] Q ...

(k0

R
RH
v

H (HA)

RH ( A )

productos
(kH [H ]

H

kHA [HA])[R]

Reaccionescatalizadas y no catalizadas

Catálisis ácida

intermediario
P + Q + ...
productos

El catalizador interviene en la reacción modificando el
mecanismo y disminuyendo la energía de activación

Ley de catálisis de Brønsted

log k

HA

BH

/ORM%20L4%202007.pdf

Relaciones lineales de energía de Gibbs

log Ka

log C

kBT
exp(
h

k

A

B

G
)
RT

HA

BH

A

G

Gk

G

log k
Ka

G

a

exp(

C'

b.pK a
G
)
RT

G
G=

C.K a
G°

log k

b.pK a

http://weblearn.ox.ac.uk/site/mathsphys/chem/year2/trinity2007/reaction/resources

La velocidad a la cual una base B extrae un protón de un ácido
HA es mayor cuando el ácido es más fuerte

B

a

G
G°

G°
B + HA

BH+ + A
q

C'
G°

G = (1

)

G°

Ley decatálisis de Brønsted

k

Postulado de Hammond

no. de sitios básicos
equivalentes en A

C.K a
k
p

Los factores que estabilizan un intermediario o producto de
reacción estabilizan también al estado de transición que conduce
a dicho intermediario o producto
Si dos estados adyacentes sobre la coordenada de reacción
tienen energías similares, entonces tienen estructuras similares

qK a
Cp

Un estado de transición que es cercano en energía a los
reactivos se denomina temprano; ambas especies son
similares en cuanto a estructura y energía

no. de protones
equivalentes en HA

Un estado de transición que es cercano en energía a los
productos se denomina tardío; ambas especies son similares
en cuanto a estructura y energía

Postulado de Hammond

Postulado de HammondLos factores que estabilizan un intermediario o producto de
reacción estabilizan también al estado de transición que conduce
a dicho intermediario o producto

Si dos estados adyacentes sobre la coordenada de reacción
tienen energías similares, entonces tienen estructuras similares

A

se estabiliza
el estado de
transición

se estabiliza
el producto
A

B

B

El estado detransición se
parece a A

A
B

El estado de
transición se
parece a B

B
A

http://www.ch.ic.ac.uk/local/organic/tutorial/db2.pdf

Ecuación de Hammett

k

Ecuación de Hammett

kBT
exp(
h

Dos reacciones del mismo tipo
con distintos sustituyentes 1 y 2:

k2
k1

kBT
exp
h
log

+ H+

1) R

R

R

: parámetro de sustituyente
: parámetro de sensibilidad...